基于MapMatrix的输电线路工程DEM编辑应用

陈 微 赵 晶 喻忠伟 赵 剑 吴红玲

(北京洛斯达科技发展有限公司, 北京 100120)

0 引言

数字摄影测量系统(MapMatrix)隶属于武汉航天远景公司,该软件能够基于无人机、航空、卫星遥感等数据进行基础测绘标准4D产品生产[1]。数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)[2]在输电线路工程中进行优化选线时,需要精准的DEM数据以及调绘矢量成果,通过DEM数据能够对杆塔及线路进行模拟排位,通过叠加调绘矢量成果,能够避开一些障碍物以及敏感区域,MapMatrix中的DEMMatrix模块能够生成、编辑、拼接DEM,FeatureOne能够进行矢量采集、编辑、检查、入库。

国内有很多人将MapMatrix应用到不同领域,施卫东基于MapMatrix进行数字正射影像制作[3],对比说明该软件在同类软件中的优势。在内业采集中,MapMatrix具有强大的矢量采集和编辑功能,能够使立体采集作业变得更加方便和舒适[4-5]。张新雯利用MapMatrix对ADS80数据进行DEM制作[6]。王英等人则对ADS100数据的处理进行探讨[7],总结DEM编辑方法,使其能够提高精度和效率。利用MapMatrix进行DEM制作的方法已经日趋成熟[8-9]。

1 DEM编辑流程

1.1 获取DEM的方法

获取DEM的方式有很多种,其中包含:(1)直接通过野外测量获得基础数据,比如利用传统测绘仪器全站仪、全球定位系统(Global Positioning System，GPS)等进行测量,这种方式耗时耗力;(2)通过收集已有的矢量数字线划地图(Digital Line Graphic，DLG)数据进行编辑,这种方式精度比较低,效率也不高;(3)利用航空摄影测量手段,通过全数字摄影测量系统进行DEM的获取,该方法又能细分为有DLG和无DLG成果两种情况。本文针对输电线路工程,通过航空摄影手段,利用全数字摄影测量系统生产DEM,生产过程中无DLG成果辅助。

1.2 Inpho进行空三加密

Inpho软件全球闻名,该软件在空三加密过程中自动化程度非常高,DEM生产高效且精确。Inpho全自动空三模块(Match-AT)能够支持多种数据源进行空三加密,并且对测区的大小以及形状没有太大限制。在Inpho软件中创建工程,新建相机文件,导入影像数据及POS数据,导入控制点信息,根据POS数据自动新建航条,保存工程后即可进行相对定向及绝对定向工作。其中基于特征和最小二乘法的组合来进行相对定向连接点的自动匹配工作[10],可以通过软件查看连接点的残差以及误差等统计信息,可进入立体模式下观看连接点匹配好坏,一般连接点的匹配好坏结果直接影响生产的DEM精度。绝对定向时,在立体模式下以导入的控制点对照刺点片进行刺点,通过反复平差及调整,得到满足规范要求的空三结果,并输出DEM,具体技术路线如图1所示。

图1 技术路线图

1.3 Inpho成果导入MapMatrix

MapMatrix软件系统兼容性比较好,可以导入来自其他多种系统的处理成果,系统支持来自MapMatrix、VirtuoZo、JX4 Project、Z/I Imaging、Leica Helava、PATB、Albany、Bingo、Dat/EM Summit、PhorexII、Inpho 和Database等系统的数据成果。导入Inpho工程需要工程文件、相机参数以及影像数据等。

1.4 DEM编辑

输电线路工程中,DEM的质量好坏直接影响到后期施工精度及进度,所以存在明显错误的DEM区块必须进行人工手动修编,MapMatrix软件的DEMMatrix成为独立的应用模块,提供一站式界面,在平面和立体模式下对DEM进行编辑,支持对DEM进行拼接,可视化、裁切、格式转换、精度检查等操作,具体流程如下。

(1)将Inpho软件生成的DEM数据转换成MapMatrix所支持的NSDTF格式,转换过程中可对输入文件及输出文件属性进行定义,包括数据格式、X方向间隔、Y方向间隔等;

(2)在导入的Inpho工程DEM节点上加载转换后的DEM数据,选择需要加载编辑的DEM文件,并添加对应的立体像对;

(3)在平面编辑模式下进行DEM裁边,裁边分为内部裁边和外部裁边,首先利用外部裁边框选需要保留的DEM,将其外侧裁去,其次利用内部裁边对细节部分无用的DEM数据进行框选并裁去;

(4)输电线路工程范围广、地形复杂、高差大,此时利用Inpho生成的DEM数据往往边缘会有缺失,利用DEMMatrix的DEM扩展范围功能即可解决DEM无效或DEM缺失问题;

(5)在立体编辑模式下,利用添加/编辑特征点、特征线以及量测点内插等进行山地、地形起伏变化较大地区进行修测;对于居民地区域可利用房屋过滤功能进行快速大面积修测;对于平地、水域等地区可利用量测点内插、匹配点内插、局部平滑等工具进行修测;

(6)导入控制点,利用控制点检查工具进行检查分析,软件将自动计算控制点高程和数字高程模型之间的高程差,并导出报告;

(7)利用DEM转换工具按需求进行DEM数据转换并输出。

2 实验分析

2.1 实验数据

本文选取两处典型区域进行编辑,分别为青海地区和湖南地区,两地区地形、地貌条件如表1及图2、图3所示。

表1 实验区概况

图2 青海地区

图3 湖南地区

2.2 实验分析

通过利用MapMatrix中的各种编辑工具对两块区域分别进行编辑,定性分析编辑快慢及适用性。

通过表2可以看出应用MapMatrix在输电线路工程中进行DEM编辑时,对大面积山地植被覆盖茂密区域以及沟壑纵横地区适用性一般;比较适用于山地DEM出现少量错误情况;对于平地及成片居民区,适用性较强。

表2 定性分析MapMatrix在输电线路工程中编辑DEM快慢及适用性

3 结束语

对比平常作业模式,在植被覆盖茂密区域及沟壑纵横区域,利用影像生成DEM一般都会出现大量等高线漂浮于树上以及未能贴合沟壑底部的情况,这种情况利用影像生成DEM+编辑DEM的模式本身就不太合适,比较适合利用激光进行数据获取及DEM生成。综合以上内容,除个别特殊地形,在输电线路工程中利用MapMatrix能够较快、精确地完成DEM的编辑工作。